Medizinische Universität Graz

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Bibliografische Informationen

Titel

Frühe Signalsignatur im Laufe der stamzellvermittelten Neovasculogenese durch Proteom-Profiling

Kurzfassung

De-novo-Vasculogenese kann durch Ko-Transplantation von Perizyten, ihren mesenchymalen Stammzellen/Vorläuferzellen (MSPC), Endothelzellen oder endothelialen koloniebildenden Progenitorzellen (ECFC) induziert werden. Dabei sind die genauen Mechanismen der In-vivo-Vasculogenese noch immer ungeklärt, wodurch die Entwicklung von neuartigen therapeutischen Interventionen sowie deren regenerative Anwendung erschwert wird. In dieser Studie wurde eine neuartige Strategie zur Entschlüsselung der molekularen Determinanten der Neo-Vasculogenese durch Proteom-Profiling der frühen Signalsignatur in vivo entwickelt. Dazu verwendete ich MSPC und ECFC gemischt mit Matrigel entweder einzeln oder in einem Gemisch mit einem Verhältnis von 1:5 für subkutane Transplantationen in immundefiziente Mäuse des Stammes NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ; (NSG). Die Implantate wurden 24h nach der Transplantation explantiert und für das Proteom-Profiling verwendet, wobei der Proteinanteil der Transplantate mit dem KAM 1.3 Antikörper-Mikroarray (www.kinexus.ca) vermessen wurde. Dabei wurden über 800 Signal- und Phosphoproteine getestet. Der Grad der Gefäßbildung und die Stabilität der Transplantate wurde nach 2, 8 und 24 Wochen parallel an entsprechenden Explantanten durch histologische Untersuchungen überprüft. Signifikant exprimierte Proteine im Antikörper Microarray wurden ausgewählt und in für vitro Toxizitäts- und Lebensfähigkeitsassays sowie in vivo zur Modulation von therapeutischer neo-Vaskulogenese verwendet.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Ko-Transplantation von ECFC und MSPC am effizientesten für die Bildung stabil perfundierter menschlicher Gefäße war. Reine ECFC-Explantate zeigten vasculäre Strukturbildung nur nach Transplantation einer höheren Zellzahl und später im zeitlichen Verlauf nach der Transplantation. Eine frühe Chondrogenese konnte in reinen MSPC Explantaten erst nach 8 Wochen festgestellt werden.

Die Microarray-Datenanalyse ergab eine signifikante Veränderung von mehreren Proteinen, einschließlich (1) jener an den Apoptose-Signalwegen beteiligten Caspasen, Death protein-6 (DAXX) und p53, (2) Human epidermal growth factor receptor 2 (HER2/ ERB), mitogen activated protein kinase (MAPK), mammalian target of rapamycin (mTOR) und transforming growth factor- beta (TGF-ß), (3) focal adhesion protein kinase (FAK), vascular endothelial growth factor (VEGF), JAK-STAT und Wnt. Die Beteiligung von ausgewählten Kandidaten der Caspase-Kaskade in der durch Stamm/Vorläuferzellen vermittelten Neo-Vasculogenese wurden in vitro und in vivo mittels Caspase-Blockierungsstrategien weiter untersucht, welche eine verminderte Bildung von kapillarartigen Netzstrukturen in vitro und eine signifikante Abnahme der Gefäßneubildung in vivo ergaben.

Ko-Transplantation von ECFC und MSPC mit dem definierten Mischungsverhältnis von 5:1 oder von reinen ECFC mit einer höheren Zellzahl war für Gefäßneubildung in vivo notwendig. Das Proteom-Profil deckte bestimmte und teilweise überlappende Signalnetzwerke auf, die in dem komplexen Prozess der vaskulären Regeneration beteiligt sind. Es konnte gezeigt werden, dass die pharmakologische Blockade von Caspasen, die signifikant hochreguliert sind, und Caspase-4 als ein ausgewähltes Beispiel für das frühe Vasculogenese-Proteom-Profil die ECFC Netzwerkbildung in vitro und die Vasculogenese in vivo reduziert. Somit spielen Caspasen eine entscheidende Rolle bei der Initiierung der Bildung von gefäßartigen Netzwerken in vitro wie auch bei der neo-Vaskulogenese durch Stamm/Vorläuferzellen in vivo. Die Analyse des Proteom-Profils legte eine Signalsignatur offen, die gezielt eingesetzt werden kann, um die neo-Vasculogenese in vivo zu modulieren und dadurch zu effizienteren Methoden des Tissue-Engineering zu gelangen.

Schlagwörter

Stamzellen, Angiogenes, Zell Differenzierung, Mesenchymalen Stamzellen, Endothelialen Stamzellen, Vorläuferzellen, Neovasculogenese, Proteom-profiling, Proteom Microarray, Signalmolekularen, Apoptose, Caspasen, Caspase-4, Protein kinasen, immunoblotting, immunehistochemistry

Anzahl Seiten

221

Publikationsjahr

2014

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